科创中国

提高桥梁缆索用钢丝的强度可有效减少材料用量、降低缆索自重，从而大幅度降低大型桥梁工程的建设总投入。目前，桥梁缆索用钢丝主要依靠冷拔变形强化，采用添加合金和提高冷拔变形量来提高强度，工艺要求严格，对设备负荷要求较高，国外采用该工艺生产的钢丝最高强度级别约为2000MPa，但进一步提高强度面临技术瓶颈。本项目基于钢中马氏体相变原理的新发现提出采用相变强化以提高桥梁缆索用钢丝强度的新思路，实验室已研制出强度2400MPa以上的高强度钢丝（如图1），强韧性显著优于目前商业化冷拔钢丝

与现有的钢丝生产技术相比，本技术方案存在以下三个方面的优势：

（1）与国内现有技术相比，强度可提高600-800MPa，可减少材料用量，经济效益巨大；

（2）提高钢丝强度可以增大桥梁跨径，降低主塔高度，缩短建设周期；

在生产工艺上，可减小冷拔变形量，减少拉拔变形次数，简化工艺，同时降低了变形应力，减小设备负荷。

据文献测算，桥梁缆索用钢丝强度每提高100MPa，可节约资金为桥梁建设总投资的1%左右。目前国内已经工业化生产的桥梁缆索用钢丝强度主要为1570MPa级、1670MPa级以及1770MPa级，若钢丝强度提高到2000MPa左右，则可节约桥梁建设成本2-5%。以苏通大桥为例，所用缆索钢丝强度为1770MPa级，项目总投资61亿元，如果钢丝强度提高到2000MPa，可节约总投入2%，即1.2亿元左右，经济效益巨大。其次，桥梁建设面临着跨径越来越大、建设环境愈趋复杂等问题，导致现有1670MPa级别钢丝已经无法满足跨径超过1000m的斜拉桥的建设要求，而现有1770MPa级别钢丝已经无法满足跨径超过2000m的悬索桥的建设要求。因此，2400MPa级超高强度钢丝的开发具有一定的市场潜力。

研究领域或方向

微纳米材料的相变与力学性能；新一代轴承钢与耐磨钢的研究与开发；储氢材料；碳纳米材料；新一代大容量锂离子电池材料与电池技术；液体燃料电池催化材料与电池技术。

工作简历

1988年赴丹麦奥尔堡大学进修，1994年赴英国牛津大学进修。2002年赴德国马普金属研究所进行客座教授研究，2005年享受政府津贴。任中国机械工程学会高级会员，中国机械工程学会失效分析分会常务委员，金属学会低温钢专业委员会委员，西安纳米学会理事，《理化检验》编委，《纳米技术》编委，《工程力学》编委。

学术及科研成果

近几年内，主持完成以及在研项目10余项，其中主持自然科学基金3项，主持部委基金4项。以第一作者和指导研究生在Applied Physics Letters, Electrochemistry Communication, Materials and Metallurgical Transaction, Carbon,《中国科学通报》等国际国内权威和重要刊物上发表论文150余篇，其中SCI收录80余篇， 其中影响因子大于3的论文20余篇，H因子达到10。申报发明专利13项，获专利授权11项。指导博士研究生19人，已毕业并获得博士学位9人，指导读硕士研究生44人，已毕业并获得硕士学位33人。作为第一获奖人，获得1997年西安交通大学科技进步一等奖一项，1999年陕西省教委科技进步二等奖一项，1999年陕西省科技进步三等奖一项。主要学术成果： 1、发明了温控型纳米碳管电弧炉，可以制备高质量单壁纳米碳管、碳60、非晶型碳纳米管以及石墨稀，关于非晶型碳纳米管的研究被《科学时报》作为科技新闻报道。 2、发现钢铁固态相变存在一个临界晶粒尺寸，大约3微米，当晶粒小于这一尺寸，珠光体相变将不按传统条片形态进行，而是以纳米球状渗碳体与铁素体的组织形式进行；当晶粒小于此尺寸，位错滑移与孪晶切变应力出现转折，孪晶的分切应力大于滑移分切应力，高碳马氏体相变以位错滑移方式进行，很好的解释了超细晶高碳马氏体中有大量位错亚结构的现象。 3、发明了新型的硼氢化物燃料电池结构，采用高分子纤维膜替代了昂贵的质子交换膜，采用非贵金属催化剂，功率密度可以达到600mW/cm2(60℃)以上，该指标是同类电池中的最高水平，达到了Pt/C催化的质子交换膜氢氧燃料电池水平。

□概念验证 √小试 □中试 □产业化

为促进科学技术产业化的发展，希望能够充分利用对方广泛的市场资源优势和科研平台能力，实现技术研发与市场营运的直接联盟。为使新技术尽快转化为生产力，希望实行技术合作开发联营生产和产值提成的方式紧密合作。希望合作方能够负责组建生产公司及工商、税务经营手续和必要的启动资金；在双方合作期间，我方对该产品不断创新和改进。

企业实施科技成果转移转化，采取以下方式并达到相应的目的：

一是开发新的产品或服务，以培育新的市场竞争力；

二是开发新的工艺，以提质、降本、降耗、增能、增效；

三是完善管理，优化流程，以强化对企业生产经营的控制力；

四是进入新的市场，以扩大市场规模；

五是培育新的能力，以取得新的优势；

六是完善经营管理的体制机制，以提高效益。

希望与企业、科学技术研究开发机构、高等学校和其他组织建立优势互补、分工明确、成果共享、风险共担的合作机制，按照市场机制联合组建研究开发平台、技术创新联盟、创新联合体等，协同推进研究开发与科技成果转化。